Аналіз передового досвіду поводження з твердими промисловими відходами

В даний час в промислово розвинених країнах (США, Японія, Франція і ін.) експлуатуються десятки сміттєспалювальних заводів. Всього в цих країнах спалюється від 40 до 70% ТПВ. У Україні є 4 сміттєспалювальних заводу: Київський, Харківський, Дніпропетровський і Кримський (Севастопольський). Всі ці заводи обладнані застарілими сміттєспалювальними казанами (потужністю 15 т/ч відходів) виробництва заводу ЧКД "Дукла" (Чехія).

Високотемпературна переробка твердих відходів – це, з одного боку, гарантія знищення великих мас відходів, що містять найнебезпечніші біологічні, біохімічні, хімічні речовини.

В той же час, така дія не може не викликати утворення шкідливих речовин, зокрема освіту одну з найнебезпечніших класів речовин, – діоксину, що галоїдуються, і діоксиноподібних речовин (ДО). ДО – це супертоксиканты, особливо шкідливі і небезпечні продукти синтетичної хімії, побічні продукти ряду хімічних виробництв і попутні мікровикиди промисловості і господарської діяльності людини.

Це так звані поліхлордібензодиоксини і полихлордибензофураны і відповідно полібромдібензодіоксини і полібромдібензофурани. Особливу небезпеку ДО представляють у зв'язку з тим, що не дивлячись на свою нерозчинність в чистій воді і в чистому повітрі, ДО прекрасно розчиняється у воді, що містить гуминовые кислоти або фульвокислоти з грунтового гумусу зважаючи на їх високу здібність до комплексообразованію з складовими частинами гумусу. З аерозолями повітря ДО утворює комплексні з'єднання і завдяки їх високій здібності до прилипання вони добре переносяться не тільки по землі, але і по повітрю. У грунті ДО розкладаються протягом 20 – 30 років і більш, у воді розкладання ДО триває від 2-х років і більш. Дія ДО, що знаходяться в природному середовищі в небезпечно тим, що вони практично не виявляються звичайними способами аналізу. Останніми роками типовим джерелом зараження галоїдуються ДО природного середовища є низькотемпературне спалювання ТПВ.

Визначено, що при спалюванні 1кг відходів в атмосферу викидається 40 мкг діоксину. У газах печей сміттєспалювальних заводів, що відходять, виявляється діоксин в кількості 0,81 – 204 міліграма/кг, хлоровані ароматичні з'єднання і хлоровані полиароматические вуглеводні. Наголошується вторинне утворення діоксину на каталізаторах і в очисних установках. Отже без попереднього сортування відходів, що поступають, сміттєспалювальні заводи стають джерелом викидів найнебезпечніших экотоксикантІв.

Дослідження останніх років показали, що тільки при температурі 1200 – 1400°С протягом 4 – 7 годин відбувається необоротне руйнування тих, що галоїдуються ДО. Отже, для запобігання забрудненню атмосферного повітря, відходи (гази утворюються при згоранні) повинні протягом 7 годин проходити обробку при температурі 1400°С. Саме переробка ТПВ за таких умов є найтехнологічніше безпечною – але в той же час економічно невиправданою.

Теплотворна здатність відходів в США 10,4 Мдж/кг, на Україні 3,8 – 5,7 Мдж/кг. Спалити такі відходи без додаткового палива неможливо. Для забезпечення стабільного горіння відходів в спеціальному казані при температурі 150°С необхідно на 1 т відходів спалити додатково більше 60 куб.м природного газу. Для нагріву відходів(газів) до температури 1400°С необхідно в 10 разів більше палива. Конструкція термічних установок повинна забезпечити підтримку заданої температури і утримання відходів (газів) в них протягом заданого часу – для нейтралізації шкідливих з'єднань, зокрема ДО.

Необхідно відзначити, що спалювання відходів в печах, що обертаються, мають відносно низькі теплові втрати, економічніше чим в колосникових. Розрахунки показують, що в печі, що обертається, при нагріві повітря горіння до 350 – 400°С можна без додаткового палива досягти температури горіння відходів 1000 – 1300°С.

В той же час вироблена при спалюванні відходів теплова енергія може використовуватися для господарських потреб тільки сезонно. У разі виробництва електроенергії сміттєспалювальні казани не можуть забезпечити вироблення пари тих же параметрів, що на електростанціях, унаслідок чого вироблення електроенергії при рівних витратах палива буде в 1,5 разу нижче.

При спалюванні відходів гази, що виходять, повинні пройти через систему газоочистки. Застосуванням мокрого очищення від шкідливих хімічних сполук лужною водою, що охолоджує золу і шлак, вимагає створення дорогого оборотного циклу з складними установками очищення води від механічних домішок і хімічних забруднень. Такий цикл вимагає скидання продувальних вод, очищення яких не менш складне чим очищення газів. Можливе так само очищення газів сухим способом – за допомогою рукавних фільтрів і електрофільтрів – але дані системи також досить дорогостоящи. Знешкодження важких вуглеводнів, що знаходяться в газі, відбувається в спеціальній футерованій камері допалювання, де при температурі не менше 1000°С органічні сполуки розкладаються практично повністю протягом 5 – 6 с. Зі всього вище сказаного витікає, що очищення газів вимагає значних економічних витрат.

Зі всього сказаного вище можна зробити вивід, що спалювання відходів без попереднього сортування є екологічно небезпечним процесом.

Поховання відходів на полігонах ТПВ веде до забруднення атмосферного повітря (при горінні полігону), підземних і поверхневих вод (при складуванні відходів на незахищеній території, порушенні правил експлуатації полігону і тому подібне). Будівництво полігонів ТБО пов'язане з виводом з експлуатації цінних сільськогосподарських земель.

Сьогодні в країнах ЄС і СНД в обігу з ТПВ відбувається перехід від стратегії сміттєспалювання і поховання на полігонах до альтернативних вирішень цієї проблеми, що виключають існуючі екологічні і економічні проблеми, які зараз виражаються в наступному:

- забрудненні атмосфери міст при сміттєспалюванні;

- неможливості постійного збільшення площ полігонів (звалищ), на яких розміщуються ТПВ;

- технічних і економічних складнощах виконання сучасних природоохоронних вимог до інженерного оснащення звалищ, особливо в ненадійності технічних вирішень запобігання проникнення в навколишнє середовище токсичних фільтратів, що утворюються при просочуванні крізь тіло звалищ атмосферних опадів і грунтових вод;

- у втраті основної маси цінної вторинної сировини, що міститься в ТПВ, соціально-економічних аспектах постійного зростання явних і прихованих витрат на вивіз і розміщення ТПВ.

Альтернативним методом процесу спалювання відходів є створення сміттєперероблючих комплексів, в яких істотна частина відходів відсортовується і використовується як джерело надходження у виробництво цінної вторинної сировини. Залишкова частина або брикетується, або переробляється в екологічно безпечні багаті гумусом грунтово-грунтові суміші, придатні для зеленого будівництва, або використовується як добавка до палива енергогенеруючих установок, або перетворюється на пиролизаторах в кондиційне вуглеводневе паливо (мазут, бензин, етилен і так далі) – залежно від місцевих умов і потреб, якості попереднього сортування і покомпонентного складу ТПВ після сортування.

Грунтово-грунтові суміші, і брикетовані залишкові ТПВ придатні для рекультивації старих звалищ. Якщо брикети тимчасово депонуються, то вимоги до інженерно-екологічного оснащення майданчиків брикетованих відходів мінімальні, оскільки брикети мають щільність легких суглинків, виключають утворення фільтратів і допускають складування в масиви заввишки до 40 м з подальшою засипкою грунтово-грунтовими сумішами і озелененням.

Переваги пропонованого підходу:

- після впровадження нової стратегії утилізації ТПВ тарифи за відповідні послуги для населення не збільшаться, а прибуток підприємств що займаються збором ТПВ зросте;

- об'єм відходів, які відправляються на звалища, за рахунок ущільнення (брикетування) зменшується приблизно в 4 рази і, відповідно зменшуються витрати на їх розміщення на полігонах, збільшується термін експлуатації самих полігонів;

- зменшується пробіг і амортизація дорогих сучасних сміттєприбиральних машин за рахунок того, що брикетовані ТПВ на протяжному перегоні перевозяться багатотоннажним транспортом;

- поховання брикетів корінним чином міняє вид звалищ, різко зменшує кількість шкідливих фільтратів, сприяє зменшенню запаху, не привертає дрібних гризунів і птахів;

- включення до складу станцій сміттєсортировочних ліній, завдяки сортуванню так званих комерційних відходів (макулатура, полімери, метали), що становлять, – додатково скорочує кінцевий об'єм ТБО ще на 30 – 40 %. Таким чином, після включення до складу сортувальних ліній і брикетування залишкової частини ТПВ, лише 15 – 20 % початкового об'єму підлягає подальшій утилізації або похованню на полігонах;

- створюється значна кількість цінної вторсировини (макулатура, полімери, чорні і кольорові метали і ін.);

- утилізація органічних компонентів ТПВ шляхом використання їх як енергоносії і основа для виробництва цінних гумусированных грунтово-грунтових сумішей приводить до того, що кінцеві відходи, які розміщуються на звалищах, поступово зменшуються до мінімуму, а потреба в полігонах теоретично відпадає взагалі.